JPH01257898A - 電子楽器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、波形情報を記憶した波形記憶手段より、そ
の波形信号を読み出して音源波形信号とし外部制御信号
によってその音源波形信号の倍音構成を変化させること
により発生させるべき楽音の音色を変化させる電子楽器
に関する。

［従来技術とこの発明が解決しようとする課題］従来よ
り、波形情報を記憶した波形記憶手段から波形信号を読
み出して音源波形信号を得るようにした電子楽器が知ら
れている。

しかし、これらの従来の電子楽器では、ＶＣＦ／ＤＣＦ
（電圧制御フィルタ／デジタル制御フィルタ）またはＶ
ＣＡ／ＤＣＡ　Ｃ電圧制御増幅器／デジタル制御増幅器
）等を用いて発生すべき楽音の音色や音量を変化ごせる
ようにしている。したがって、音源波形信号の倍音スペ
クトルにおけるカットオフ周波数あるいはバントパス中
心周波数を変化させることによって音色を変化させてい
るだけなので、元の音源波形信号の倍音スペクトルは大
きな変化は受けず、音色の変化が充分得られないという
問題点がある。

［発明の目的］ この発明は、上述した課題を解決するためになされたも
ので、演奏操作によって生じる外部制御信号によって、
多彩な音色の変化が容易に得られるような電子楽器Ｔ提
供することを目的とする。

［発明の要点］ この発明は、上記目的を達成するため、電子楽器におい
て、ひとつの音信号を波形情報としてデジタル記憶した
記憶手段より波形情報を読み出し、その波形情報をフィ
ルタ手段にて適宜フィルタリングした後出力し、更にそ
の出力波形情報を合成手段にて合成すると共に、演奏操
作によって生じる外部制御信号に対応してフィルタ手段
のフィルタリングの態様、特性あるいは合成手段におけ
る」二記複数の周波数帯域の波形情報の合成比率を制御
手段にて変化させて、合成された波形情報の倍音スペク
トルを可変制御するようにしたことを要点とする。

［実施例］ 以下、この発明に係る電子楽器の実施例について、図面
を参照しながら述べる。

第１図は、この発明を演奏者のプレス操作によるプレス
入力に基づいて所望の楽音を放音させる電子管楽器に適
用した場合の実施例における全体回路構成図である。図
において、プレスセンサ１にて演奏者の演奏操作（この
場合はプレス操作）に応じて検出されたプレス入力は、
電圧に変換された後Ａ／Ｄ変換器２にてアナログ電圧値
からデジタル電圧値に変換されて、マイクロプロセッサ
の中央処理装置であるＣＰＵ３に入力される。また、Ｃ
ＰＵ３は音高指定スイッチ群４の抑圧操作によって出力
される音高指定情報を受は取る。

ＣＰＵ３は上記プレス入力と上記音高指定情報に基づく
制御信号を外部制御信号としてアドレスコントローラ５
に出力し、アドレスコントローラ５からはアドレス信号
が、例えばＰＣＭの形で音源波形信号が記憶されている
波形メモリ６（例えばＲ’ＯＭ）に加えられる。このア
ドレス信号によって、波形メモリ６の指定エリアに記憶
されたメモリ内容が発生すべき楽音のピッチ、つまり上
記音高指定情報に対応するレートでスケーリングされて
読み出される。

この読み出された波形信号はフィルタ７及び８に加えら
れて、２つの周波数帯域に分割されてフィルタリングさ
れ、それぞれ乗算器９及び乗算器１０に与えられる。こ
のフィルタ７．８には、それぞれフィルタ係数コントロ
ーラ１１よりフィルタ係数コントロールデータが加えら
れる。このフィルタ係数コントローラ１１はＣＰＵ３よ
りの制御信号によって制御されている。そして、このＣ
ＰＵ３よりの制御信号は、プレスセンサｌによって検出
されるプレス入力に対応するものであり、演奏操作によ
って生じる外部制御信号としてＣＰＵ３より出力される
ものである。乗算器９．１０には同様なＣＰＵ３からの
制御信号によって制御されるレベルコントローラ１２よ
りのレベルコントロールデータが加えられて、それぞれ
フィルタ７．８から与えられる波形信号と乗算演算され
、その演算出力は加算器１３に加えられる。更に加算器
１３から乗算器１４に与えられた波形信号は、やはりプ
レス入力に対応したＣＰＵ３からの制御信号によって制
御されるエンベロープコントローラ１５よりのエンベロ
ープコントロールデータと乗算演算され、その演算出力
は、Ｄ／Ａ変換器１６にてアナログ信号に変換されて、
アンプ、スピーカ等から成るサウンドシステム１７より
楽音として放音される。

以下この実施例の動作について述べる。

第２図は、第１図における波形信号の帯域分割と合成に
係る要部回路構成図であり、第１図と同一参照符号を付
したものは同−機衡を有するものである。図において波
形メモリ６から読み出された波形信号Ｗは、ローパスフ
ィルタであるフィルタ７及びバイパスフィルタであるフ
ィルタ８によってそれぞれ波形信号ＷＬ及び波形信号Ｗ
Ｈに帯域分割される。フィルタ７は第１図に示すフィル
タ係数コントローラ１１よりのフィルタ係数コントロー
ルデータＣＦＬによってそのローパスカットオフ周波数
が可変制御され、フィルタ８は同様にフィルタ係数コン
トロールデータＣＦＨによってそのバイパスカットオフ
周波数が可変制御される。なお、以下の説明においては
、フィルタ７のローパスカットオフ周波数とフィルタ８
のバイパスカットオフ周波数とは等しいカットオフ周波
数ｆｃであるものとする。勿論このローパスカットオフ
周波数、バイパスカットオフ周波数を相互に異ならせて
もよい。

第３図は波形信号Ｗのスペクトルがフィルタ７及びフィ
ルタ８によって２つの周波数帯域にスペクトル分割Ｓれ
る状態を示すスペクトル分割図である。図において、横
軸は周波数ｆ、縦軸は振幅Ａであり、第３図（ａ）は波
形メモリ６から読み出された波形信号Ｗのスペクトル特
性を示し、第３図（ｂ）はその波形信号Ｗがカットオフ
周波数ｆｃにてハイカットされた波形信号ＷＬのスペク
トル特性を示し、第３図（Ｃ）は同じ波形信号Ｗがカッ
トオフ周波数ｆｃにてローカットされた波形信号ＷＨの
スペクトル特性を示すものであり、いずれも元の波形信
号Ｗのスペクトルとは大きく異なっており、それぞれの
倍音構成のスペクトルは大きな変化が生じていることが
明らかである。

そして波形信号ＷＬは、乗算器９において、第１図に示
したミックスレベルコントローラ１２よりのミックスレ
ベルコントロールデータＭＲＬと乗算されて、レベル制
御された波形信号ＷＭＬとなる。同様に波形信号ＷＨは
、乗算器ｌＯにおいて、ミックスレベルコントローラ１
２よリノミックスレベルコントロールデータＭＲＨと乗
算されて、レベル制御された波形信号ＷＭＨとなる。こ
れらの波形信号ＷＭＬ、ＷＭＨは加算器１３にて加算演
算されてミックス、すなわち合成されて合成波形信号Ｗ
Ｍとなる。

第４図は、この再合成された合成波形信号ＷＭの倍音構
成が周波数に応じて変化するスペクトル特性を示す図で
ある。図において、横軸は周波数ｆを、縦軸は振幅Ａを
表わし、第４図（ａ）は、ＭＲＬ＞ＭＲＨとした場合、
つまり、ミックスレベルコントロールデータＭＲＬの値
がミックスレベルコントロールデータＭＲＨの値より大
きい場合であり、元の波形信号Ｗのスペクトルと比較す
ると、再合成された波形信号ＷＭのスペクトル特性では
カットオフ周波数ｆｃより高周波領域の倍音構成のレベ
ルが相対的に低く押えられている。

第４図（ｂ）は逆にＭＲＬ＜ＭＲＨとした場合の合成波
形信号ＷＭのスペクトル特性図であり、カットオフ周波
数ｆｃより低周波領域の倍音構成のレベルが相対的に太
きく持ち上げられている。

この実施例の電子管楽器において、演奏者が行う演奏操
作（プレス入力操作）によるプレス入力はプレスセンサ
ｌによって検出され、第５Ａ図はその検出されたプレス
入力のプレスレベルによってレベルコントロールデータ
ＭＲＬ、ＭＲＨが変化する状態を示すレベルコントロー
ルデータ特性図である。図において横軸はＡ／Ｄ変換器
２より得られるデジタルプレス情報のプレスレベル、縦
軸はミ・ンクスレベルコントローラ１２より乗算器９．
１０に加えられてフィルタ７．８を経た波形信号ＷＬ、
ＷＨと乗算されるミックスレベルコントロールデータＭ
ＲＬ、ＭＲＨのミックスレベルの一例を示す。なお、こ
のプレスレベル対ミックスレベルの関係については種々
変更できることは勿論であり、複数のパターンのなかか
らひとつのパターンを選択するようにしてもよい。第５
Ｂ図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）、（ｄ）は、第５Ａ図にお
ける各プレスレベル点、ａ、ｂ、ｃ、ｄ点に対応したミ
ックスレベルコントロール７’　−’）　Ｍ　ＲＬ、Ｍ
ＲＨと乗算された波形信号ＷＭＬ、ＷＭＨが、加算器１
３にて加算されて得られる合成波形信号ＷＭのスペクト
ル特性図である。すなわち、この場合は、プレスレベル
が変化してもフィルタ７から出力されるローパスフィル
タを経た波形信号ＷＬに対するミックスレベルコントロ
ールデータＭＲＬの値は常に一定であるが、プレスレベ
ルがａ点から順にす、ｃ、ｄ点と変化して増大するに従
って、フィルタ８から出力されるバイパスフィルタを経
た波形信号ＷＨに対するミックスレベルコントロールデ
ータＭＲＨの値はＯレベルからＭＲＬのレベルまで直線
的に変化する。するとプレスレベル８点では、第５Ｂ図
（ａ）に示すように合成波形信号ＷＭは、カットオフ周
波数ｆｃを境としてより高周波領域では倍音構成の振幅
Ａが相対的に大きく低下したスペクトル特性となる。

すなわち、カットオフ周波数ｆｃより高周波領域での高
次倍音構成が非常に少ない合成波形信号ＷＭが得られる
ことになる。同様にプレスレベル５点、０点では第５Ｂ
図（ｂ）、第５Ｂ図（Ｃ）に示すように、カットオフ周
波数ｆｃより高周波領域ではスペクトルの振幅Ａが相対
的に少しずつ増大し、プレスレベル８点ではＭＲＬ＝Ｍ
ＲＨとなるので、第５Ｂ図（ｄ）に示すように、スペク
トルはフィルタ７．８を介さない元の波形信号Ｗのそれ
と同様なものとなっている。このようにフィルタ７．８
によって分割された波形信号Ｗは、プレス入力のレベル
つまり、演奏操作によって生じる外部制御信号に対応し
て再合成させる際の再合成比率が変えられて、カットオ
フ周波数より高周波領域にて含まれる倍音の振幅レベル
が変化する。すなわちプレス入力のレベルが小さいと高
次倍音がカットされ、プレス入力のレベルが大きくなる
につれ徐々に高次倍音の振幅レベルが増大する。したが
ってプレス入力のレベルによって発生させるべき楽音の
音色が変化し、プレス入力のレベルを強くする程高次倍
音構成のレベルが増大するように音色が変化することに
なり、例えばサギソオーンのような自然楽器において、
プレス入力を強くすると高次倍音を多く含んだ音色とな
ることと類似した音色変化が得られる。なお、その際に
、元の波形信号Ｗの周波数帯域を分割するフィルタを２
個ではなく３個（例えばローパスフィルタ、バンドパス
フィルタ、バイパスフィルタ）設けて、波形メモリ６よ
り読み出した波形信号Ｗを３つの周波数帯域Ｌ（ロー）
、Ｍ（ミドル）、Ｈ（ハイ）に３分割し、加算器１３に
おけるそれぞれの合成比率をプレス入力によって可変制
御するようにすれば、第６図に示すように、２つの周波
数帯域り、Ｈに２分割した場合に比べてより細かな、自
然な音色変化が得られることになる。

第７図は上記ミックスレベルコントロールデータＭＲＬ
、ＭＲＨのレベルは変化させないで、フィルタ係数コン
トロールデータＣＦＬ、ＣＦ）（をプレス入力のレベル
に対応して変化させて波形信号Ｗをスペクトル分割した
場合において、その分割された波形信号ＷＬ、ＷＨを加
算器１３にて合成した際の合成波形信号ＷＭのスペクト
ル特性図であり、図において、横軸は周波数（ｆ）を、
縦軸は振幅（Ａ）を表わす。第７図（ａ）はＭＲＬ＞Ｍ
ＲＨとした場合の合成された合成波形信号ＷＭのスペク
トル特性図であり、元の波形信号Ｗのスペクトル構成と
比較すると、カットオフ周波数ｆｃｌより高周波領域で
は倍音のレベルが小さく押えられており、第７図（ｂ）
では、カー／　トオフ周波数ｆ　ｃ２　（ｆ　ｃ　ｌｘ
ｆ　ｃ２）より高周波領域で、やはり倍音のレベルが小
さく押えられている。したがって、同様にプレス入力の
レベルに対応して波形信号Ｗのスペクトル構成を変化さ
せることによって倍音構成が変化するので、放音される
楽音の音色を変化させることができる。

また、自然楽器の音色変化に近似させるように合成比率
の制御を行うことに限らず、任意にスぺクトル構成を変
化させるように合成比率の制御を行えば、全く新しい独
自の音色を得ることができる。更に楽音信号をグラフィ
ックイコライザにて音色変化させた場合と同様に、任意
の周波数帯域の振幅レベルにピークを持たせるような音
色変化の効果を得ることもできる。この場合バンドパス
フィルタの中心周波数を変化させるようにすると、おも
しろい効果（エフェクト）が得られる。

その他、フィルタリングの態様は、種々とり得るもので
あり、フィルタのカットオフ、フィルタのタイプ等種々
選択できる。

なお、上記実施例では、合成比率を制御する外部制御信
号としてプレス入力を用いたが、それに代えて演奏者が
マウスピースを噛む力であるリップ入力を用いるように
してもよい。

また、上記実施例はこの発明を電子管楽器に適用したも
のであるが、電子弦楽器に適用した場合には、弦に対す
るピッキング入力を用い、電子鍵盤楽器に適用した場合
には、鍵タツチ入力を用い、更に各種電子楽器において
連続的に変化するような音高指定入力を、それぞれ分割
フィルタの特性あるいは分割した波形信号の合成比率を
可変制御するための演奏操作によって生しる外部制御信
号として用いることが可能である。

更にまた、上記実施例では、ＰＣＭ音源のようなデジタ
ルデータを記憶した波形メモリ６より読み出した波形信
号Ｗを、複数の周波数帯域に分割するためにデジタルフ
ィルタを用いているが、読み出した波形信号ＷをＤ／Ａ
変換器によってアナログ信号に変換すれば、デジタルフ
ィルタを用いることなく、通常のＶＣＦ（電圧制御フィ
ルタ）及びＶＣＡ　（電圧制御アンプ）を用いて複数の
周波数帯域に分割し、それを適宜のレベルに制御した後
合成することによって同様な効果を得ることもできる。

なお、波形メモリ６に記憶させる波形はＰＣＭ表現によ
る全波形に限られず、適当な周期の波形を記憶させたも
のでもよい。また波形のデジタル表現は、ＰＣＭに限ら
ずＤＰＣＭ、ＡＤＰＣＭその他各種符号化によるもので
もよい。

更に、波形メモリ６は、電子楽器本体内部には設けずに
、その代わりにＲＯＭカード、ＩＣカード、磁気ディス
ク等によって外部より波形情報を供給するように構成し
てもよい。その場合、内部にＲＡＭをもって外部よりの
波形情報を記憶するようにしてもよく、あるいは直接波
形情報をかかる外部メモリから読取るようにしてもよい
。

また上記実施例では、加算器１３によって再合成された
合成波形信号ＷＭを乗算器１４に加えて、エンベロープ
コントローラ１５ｌ−ＩＪのエンベロープコントロール
データによってエンベロープを制御して発生すべき楽音
の音量を変化させるようにしているが、このエンベロー
プ制御は必ずしも行う必要はなく、特に波形メモリ６よ
り読み出された波形信号Ｗが既にエンベロープを有して
いるような場合には省くことができる。

［発明の効果］ 以上述べたように、この発明によれば、音信号をデジタ
ル記憶する記憶手段から読み出されるひとつの波形情報
をフィルタ手段にて複数の逆様のフィルタリングを施し
、その結果書られる複数の波形情報を合成手段で合成し
て楽音とするもので、演奏操作手段の出力に従って、上
記合成手段の合成比率を可変制御したり、あるいは上記
演奏操作手段の出力に従って、フィルタ手段のフィルタ
リングの動作を可変制御したりするものである。従って
、演奏者の操作に従って、きめ細かく複雑に音色を変化
させることができる。グラフィックイコライザで原音の
音色変化をもたらすような効果を得ることも容易にでき
る。

また、この発明によれば、音信号を波形情報としてデジ
タル記憶した記憶手段より読み出したひとつの波形情報
をフィルタ手段にて複数の周波数帯域に分割し、その分
割した波形情報を合成し、演奏者の演奏操作によって発
生する外部制御信号に基づいてフィルタ手段の特性また
は合成の際の合成比率の少なくとも一方を制御手段にて
変化させて合成波形情報の倍音スペクトルを可変制御す
るようにしたので、複数の帯域に分割されて元の波形情
報とは倍音スペクトルが異なることとなった波形情報に
対して、それぞれの倍音スペクトルを別々に可変制御し
たうえで合成した新しい楽音波形信号が得られるため、
演奏者の演奏操作に応じて容易に、きめ細かく複雑に音
色を変化させることが可能な電子楽器が得られるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明を電子管楽器に適用した場合の実施例を
説明するためのものであり、第１図は全体回路構成図、
第２図は第１図における波形信号の分割・合成要部回路
構成図、第３図は波形信号をフィルタによって分割した
際のスペクトルを示すスペクトル分割図であり、第４図
は合成された波形信号のスペクトル特性図、第５Ａ図は
プレス入力のプレスレベルによって制御されるレベルコ
ントロールデータの変化を示すレベルコントロールデー
タ特性図、第５Ｂ図はプレスレベルに対応して変化する
合成波形信号のスペクトル特性図、第６図は周波数帯域
を３分割した場合の３分割合成性号のスペクトル特性図
、第７図はフィルタ係数コントロールデータを変化させ
た場合の合成信号のスペクトル特性図である。 １・・・・・・プレスセンサ、３・・・°・・・ＣＰＵ
、６・・・・・・波形メモリ、７．８・・・・・・フィ
ルタ、９．１０．１４・・・・・・乗算器、１１・・・
・・・フィルタ係数コントローラ、１２・・・・・・ミ
ックスレベルコントローラ、１３・・・・・・／１０３
Ｅ　器、１５・・・・・・エンベロープコントローラ。 特許出願人　　カシオ計算機株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）音信号を波形情報としてデジタル記憶する記憶手
   段と、 この記憶手段より読み出されるひとつの波形情報を異な
   る態様のフィルタリングを施して出力するフィルタ手段
   と、 このフィルタ手段から得られる複数の異なる態様のフィ
   ルタリング処理が施された波形情報を合成する合成手段
   と、 演奏操作手段と、 この演奏操作手段の出力に従って、上記合成手段にて上
   記複数の波形情報に対する合成を行う際の合成比率を可
   変制御する可変制御手段と、を備えたことを特徴とする
   電子楽器。（２）音信号を波形情報としてデジタル記憶
   する記憶手段と、 この記憶手段より読み出されるひとつの波形情報を異な
   る態様のフィルタリングを施して出力するフィルタ手段
   と、 このフィルタ手段から得られる複数の異なる態様のフィ
   ルタリング処理が施された波形情報を合成する合成手段
   と、 演奏操作手段と、 この演奏操作手段の出力に従って、上記フィルタ手段の
   フィルタリングの動作を可変制御する可変制御手段と、 を備えたことを特徴とする電子楽器。 （３）音信号を波形情報としてデジタル記憶する記憶手
   段と、 この記憶手段より読み出されるひとつの波形情報を複数
   の周波数帯域に分割して出力するフィルタ手段と、 このフィルタ手段を経た複数の周波数帯域の波形情報を
   合成する合成手段と、 演奏操作によって生じる外部制御信号に対応して、上記
   フィルタ手段のフィルタリング特性または上記合成手段
   における上記複数の周波数帯域の波形情報の合成比率の
   少なくとも一方を変化させて上記合成手段より得られる
   合成波形情報の倍音スペクトルを可変制御する制御手段
   と、 を備えることを特徴とする電子楽器。 （４）上記制御手段は、上記外部制御信号に対応して、
   上記フィルタ手段によるフィルタリングの際のカットオ
   フ周波数またはバンドパス中心周波数を変化させるもの
   であることを特徴とする請求項１記載の電子楽器。